往复式压缩机的振动原因分析及解决措施

往复式压缩机的振动原因分析及解决措施

王李勇 余敏 尤圣斌

浙江强盛压缩机制造有限公司 浙江 温州 325025

摘要：往复式压缩机组产生管道振动的原因，与其机械部件构成、工作原理密不可分。本文对往复式压缩机出现的异常振动进行原因分析，并通过在管路增加限流孔板、增设止推支架或者更换地脚螺栓等一系列措施，有效地减少了压缩机振动，消除了安全隐患，保证了机组安全平稳运行。本文主要针对机组运行过程中出现的异常机组本体振动及管道振动进行原因分析，并采取相应解决措施。

关键词：压缩机；振动；气流脉动

引言

润滑系统在整个压缩机系统中扮演着至关重要的角色，分别由曲柄连杆润滑系统、气缸填料润滑系统和油冷、油滤、油预热等辅助部分组成。主要作用为延长压缩机零件的使用寿命，保障各润滑部位的正常运转。轴头泵作为润滑油系统主要动力源，其主要依靠齿轮啮合空间的容积变化来输送液体，主动齿轮伸出泵体与主轴连接带动旋转，工作时给予一定的油压不断润滑设备主轴及部分接触部位，带走摩擦产生的热量以防零件烧毁造成设备损坏，因此轴头泵平稳运行是保证整个供油系统稳定的必要条件。

1往复式压缩机工作原理及设备简介

（1）工作原理。往复式压缩机主要是由曲轴、连杆、十字头、活塞杆、辅助系统等若干个单一部分组成，其工作原理是通过曲轴连杆机构将曲轴旋转运动转化为活塞往复运动。当曲轴旋转时，通过连杆的传动，驱动活塞做往复运动，由气缸内壁、气缸盖和活塞顶面所构成的工作容积则会发生周期性变化。曲轴旋转一周，活塞往复一次，气缸内相继实现膨胀、进气、压缩、排气的过程，即完成一个工作循环。

（2）设备简介。志丹站共有五台往复式压缩机，布置方式均为单层分体撬装布置，其中再生气压缩机为两列两级，2D型对称平衡式压缩机、气缸为无油润滑双作用水冷式，BOG压缩机为四列两级，M型对称平衡式压缩机、气缸为无油润滑双作用水冷式，循环BOG压缩机为四列三级，M型对称平衡式压缩机、气缸为无油润滑双作用水冷式。

2机组运行过程中异常振动原因分析

2.1齿轮泵存在困油现象和管线漏气进泵引起的振动

钳工车间随即对该压缩机轴头泵进行检查，在拆检过程中排查出振动原因：传动盘柱销槽有拉毛、磨损痕迹，对柱销和柱销槽（加铜套）进行离心距测量，发现槽的离心距比销大0.5mm，联轴器轴孔磨损，配合间隙过大；轴头泵进行盘车，盘车过程流畅无卡点；管线无损坏漏气等；拆解泵体壳内存在困油旁通槽，因此问题主要在传动连接处。

2.2压缩机底座二次灌浆

首先，作为整体撬装设备，在安装过程中一定要确保地面平整，紧固螺栓牢靠。其次，一定要对压缩机底座进行二次灌浆，提高撬块的固有频率，避开激发频率产生的共振，通过在曲轴箱底部、气缸底部、洗涤罐底部灌注配重水泥来增加撬块刚性，改变固有频率。

2.3再生气压缩机试车时，气流共振引起声音振动异常

2017年5月再生气压缩机空负荷试车完成后，进行负荷试车，当压缩机二返一调节阀全部关闭后，机组声音异常，且管线振动较大，经仔细检查发现，二返一调节阀旁通截止阀未关严，气体节流导致气流发生振动，与管壁振动频率达到一致，从而出现共振现象。关死截止阀，异常声音消失，振动明显减小。

2.4共振因素引起

往复式压缩机组的振动还有可能是内部共振引起，压缩机管道共振可以分为结构件共振与气体共振两种类型。往复式压缩机内部气体共振是指在活塞的往复压缩运动过程中，被压缩的气体是一种弹性振动体，其具有一定的自身固有频率，活塞对气体进行压缩的过程也具有其自身的激发频率，当这两种频率相同时，将会发生气体共振现象。往复式压缩机内部结构件共振与气体共振原理相类似，压缩机管道等结构件在压缩机运行过程中是一个具有固定频率的机械振动系统，当电机的基频频率与该频率相重合或者接近时，就会迫使往复式压缩机内部发生剧烈振动。该情况下结构件共振、应力集中，出现压缩机部件劳损等现象。

2.5再生气压缩机二级气缸支撑板断裂及排气缓冲罐地脚螺栓断裂

提供压缩机振动检测数值，要求厂家重新核算，增加支撑板的厚度，并随时检查紧固螺栓，将压缩机振动将至最低。将单头螺栓更换为双头螺栓，材质由铸铁更换为35CrMoA材质，并使用强度等级在8.8以上的螺栓，紧固两端采取加弹簧垫、背双螺母的措施，保证排气缓冲罐的稳定性。

3处理措施

根据对压缩机的振动分析，降低振动幅值的措施主要有两个：一是减小脉冲力，即降低管线内介质的压力（由于该管线的操作工艺是确定的，因此该方式在工艺上不可行）；二是增加管线的约束支撑，有效吸收振动产生的能量。氢气压缩机出口管线的前几阶固有频率对管线振动的影响较大，特别是第一阶与第二阶频率。当振动脉冲频率与管线的固有频率的0.8倍至1.2倍频率区间相重合时，就会造成管线的共振，使管线振动的幅值增大，振动能量随之增强，产生的破坏力也随之增大。为避免共振对管线造成的破坏，外界的扰动频率须要避开管线的固有频率。为达到安全、平稳生产的目的，对管线的支撑进行改造。管线支撑加在振动幅值最大的部位，就可以有效吸收振动产生的能量，来达到减小管线振动的目的。

（1）在出口管线地面部分水平处增加能够支撑和约束管线各方向位移并且具有调节功能的支撑，确保出口管线与压缩机本体之间刚度一致。

（2）将原有管线支架改为弹性阻尼胶墩，来约束管线的振动。

（3）压缩管道各个气柱的固有频率。这种设计主要用于精确测量压缩管道的各个气柱固有频率，使其在控制压缩机的轴向激发振动频率之外，防止带动压缩机的管道气柱发生共振。目前，改变燃气管道管径长度是调节管道气柱力和动力系统特性的主要方法之一。

（4）更换新铜套导致传动部件不同心。对引起振动过大的问题提出检修方案，车削铜套外圆单边0.5mm，使主轴柱销离心距大于或等于柱槽离心距。

（5）压缩机装配间隙发生变化导致振动异常。压缩机只要运行，就会产生振动，而机组长时间运行，超过规定检修时间，可能会导致机械磨损，引起装配间隙过大，导致振动增大，所以往复式压缩机运行在规定时间内一定要进行检修，检查机组装配间隙。检修时，要记录检修前与检修后的装配间隙，一定调整在规定范围内，防止机组由于平衡性差，导致机组振动过大，影响长周期运行。

（6）设置气流脉动衰减装置。根据声学滤波原则，气流脉动衰减装置可有效削弱压力脉动强度。声抗滤波器根据声学滤波的原理，可以消除部分频段的脉动，减小振动和其产生的影响。往复压缩机以采用声抗滤波器为主。

结语

综上所述，结合运行过程中出现的问题，经过分析原因，得到了可观的处理措施，压缩机的振动有了明显的降低，对压缩机的安全平稳运行起到了良好的推动作用，这些措施和方法在实践中得到了验证，希望为同类型的压缩机起到积极的影响。

参考文献

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